1. 왕복압축기(Reciprocating Compressor)
용적형 압축기의 대표적인 것으로 크랭크축 및 커넥팅로드에 의해 구동되는 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입관으로부터 유체를 빨아들여 일단 실린더 안에 저장하고 이것을 압축해서 소요의 압력까지 상승하면 토출판이 열려 유체를 송출한다. 따라서 시간적인 유량변화가 심하다. 1단당 압력비는 소유량(0.1～1.5㎥/min)일 경우 6～12, 대유량(20㎥/min)일 경우 2～5정도이고 , 가스의 방출 온도는150℃를 넘지 않도록 한다. 다단압축기의 경우 단사이에 열교환기를 설치하여 가스온도 상승에 따른 효율 저하를 방지한다. 또한 압축과 냉각에 따라 응축수가 생길 염려가 있는곳에서는 응축수 분리시설을 설치하여 압축기의 파손을 방지한다.
2. 다단압축
여러 가지 이유로 단일단압축기에 대하여 배출 압력의 흡입 압력에 대한 비에는 제한이 있다. 그 한 가지 이유는 조작 효율에 관계된다. 아래의 그림은 단열(1-2) 및 정온(1-3) 경로에 대한 압축과정을 표시한다. 정온 과정은 넓이 1-2-3에 해당하는 만큼 일이 줄어든다. 피스톤이 움직이는 짧은 시간 동안 다량의 열을 실린더 벽을 통하여 외부로 전달시키는 것은 불가능하므로 실제의 압축과정은 등온보다도 단열에 가깝다. 그럼에도 불구하고 압축 단계를 두 단계로 나눌 수 있다면 부분적으로 등온 조작의 이점을 얻을 수 있다. 즉 첫 번 압축기 실린더에서 배출 압력을 P(B)로 하고 중간 냉각기에서 처음의 온도 T1까지 기체를 냉각하고 (이 과정은 거의 정압에서 일어난다. 경로 4-5), 끝으로 둘째 실린더에서 압력을 P(C)까지 압축한다. 이 두 단계의 계에 있어서는 넓이 2-4-5-6에 같은 일의 갑소가 이루어진다. 단수를 셋 또는 그 이상으로 증가시킴으로써 소요일량은 더욱 감소시킬 수 있을 것이다. 따라서 동력비의 감소와 장치 값의 증가하는 투자가 서로 평형되는 점이 있을 것이다. 실제로 사용되는 단수는 주로 전체 압력차와 용량에 관계된다. 큰 기계에서는 한단에서의 압력 비가5 또는 6을 넘는 일은 드물며 이보다 작을 것이다. 작은 압축기에 있어서는 동력비는 그다지 중요하지 않으므로 이 비는 비교적 클 것이다.
10,000(psia) 정도의 배출 압력으로 조작되는 초고압 기계는 보통 5 또는 그 이상의 단수로 제작된다. 압력이 증가함에 따라서 기체의 비용은 감소하고 주어진 용량에 대하여 필요한 원통의 크기는 작아진다. 이것이 높은 압력기가 1단 기계에1 적합하지 못하다는 중대한 이유이다. 즉, 큰 원통은 저압의 흡입 기체를 취급하는데 필요한 것이고, 행정의 마지막 단계에 있어서는 고압에 견디어야 하므로 전체적으로 원통의 마지막 단계에 있어서는 고압에 견디어야 하므로 전체적으로 원통은 고가의 구조인 것이 되어야 할 것이다.
3. 단수 및 압력 비의 선정
압력 비가 높은 경우에는 다단 압축으로 하여 각단 토출 가스를 중간 냉각해서 압축 동력의 감소를 꾀하지만 그 단수 및 각단 압력 비는 다음과 같이 결정된다. 토출 가스의 온도를 일정 온도로 억제하여 각단의 압력을 정하고 여기서 단수를 결정하는 수가 많다. 가스 성상에 따라 C(P)/C(V)치가 작은 것은 온도상승이 적고 압력비를 크게할 수 가 있으나 반대로 C(P)/C(V)치가 큰 가스에서는 이 반대가 된다. 또 가스에 따라 고온에서 중합 반응을 일으킬 가능성이 있는 것 또는 고온에서 부식작용이 커지는 경우에는 단수를 증가시켜 각단압력비를 낮춤으로써 토출 온도를 위험온도 이하로 한다. 각단압축비를 균등 압력 비가 되게끔 정하는 수가 많으나 고압다단압축의 경우에는 다음과 같이 저압단압력비를 크게 고압단압력비를 작게 하는 수가 많다. 고압단 피스톤링 등의 접동부 면압이 높으므로 온도 레벨을 낮추기 위해 저압력 비로 하여 토출 온도를 낮춘다. 또한 고압일수록 피스톤 봉의 축측하중이 증대하므로 고압측 압력비를 작게 하여 각단피스톤봉하중의 균일화를 꾀한다. 고압 다단압축기의 용량조정장치를 1단에만 설치하고 중간단의 압력 밸런스를 바꿔서 조정을 행하는 경우에는 1단의 압력 비를 크게 최종단을 작게 설계한다. 단단압축의 경우에는 다단 압축의 경우와 같이 중간단의 압력, 온도의 변동을 고려할 필요가 없으며 조작도 쉽고 설비도 간단하다. 따라서 효율상 2단 압축의 필요성이 있더라도 가급적 단단압축으로 하는 것이 바람직하다. 토출 온도의 점에서 단단으로 할 수 있더라도 고압력비 때문에 용적 효율을 맞추기 곤란한 경우에는 중간냉각법이 없는 2단 압축으로 하는 것이 유리한 경우도 있다. 다단 압축의 경우에는 중간단의 압력, 온도의 변동을 고려하여 압력 비의 선정도 단단보다 안정적으로 선택할 필요가 있다.
댓글